Прямоточная щелевая горелка

Прямоточная щелевая горелка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлах ТЭС, сжигающих твердое топливо. Цель изобретения - повышение устойчивости воспламенения и снижение концентрации окислов азота. Прямоугольная щелевая горелка содержит воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффузорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоздушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоздушной смеси на выходе снабжены стабилизаторами пламени. Диффузорная амбразура выполнена в виде одностороннего скоса с углом раскрытия у 5... 30°, канал газов рециркуляции заглублен в корпус, при этом заглубление между выходным сечением корпуса и каналом газов рециркуляции равно 0,2 ... 4,0 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса, примыкающей к нескошенной стороне амбразуры и каналами топливовоздушной смеси равно 0,025 ... 0,2 ширины корпуса. 5 ил. СЛ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4704270/06 (22) 14.06,89 (46) 07.01.92. Бюл. М 1 (71) Киргизский научно-исследовательский отдел энергетики (72) А.М. Хидиятов, В.В. Осинцев, М.Я. Процайло, В.Б. Галускин, Э.Л. Демб, С.В. Срывков, А.Н. Ефименко, А.К. Джундубаев и IO.Ë.

Маршак (53) 662.951.2(088,8) (56) Bornemann J.D, Ontwlkkellng tengentlaal

stoken van poederkool. — P.Т./Procestechnich, 1985, 40, % 6, s. 23-28. (54) ПРЯМОТОЧНАЯ ЩЕЛЕВАЯ ГОРЕЛКА (57) Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлах

ТЭС, сжигающих твердое топливо. Цель изобретения — повышение устойчивости воспламенения и снижение концентрации окислов азота. Прямоугольная щелевая гоИзобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах ТЭС. сжигающих твердое топливо.

Известна вихревая горелка, содержащая корпус с соосно установленными центральным топливоподающим узлом и обечайкой, разделяющей корпус на внутренний и периферийный каналы, один иэ которых подключен к источнику воздуха, а другой - к источнику инертных газов, причем выходной торец ".îïëèâîïîäàþùåãî узла расположен за пределами обечайки.

Однако указанная горелка имеет повышенную устойчивость зажигания при образовании в центре (по оси) выхлопного участка зоны подсоса горячих топочных га„„5lJ 1703915 А1

s F 23 О 1/06, F 23 С 9/00 релка содержит воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффузорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоздушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоздушной смеси на выходе снабжены стабилизаторами пламени. Диффузорная амбразура выполнена в виде одностороннего скоса с углом раскрытия у- 5 ... 300, канал газов рециркуляции заглублен в корпус, при этом заглубление между выходным сечением корпуса и каналом газов рециркуляции равно 0,2 ... 4,0 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса. примыкающей к нескошенной стороне амбразуры и каналами топливовоздушной смеси равно 0,025 ... 0,2 ширины корпуса. 5 ил. зов к корню факела, большие тепловые потоки со стороны раскрывающегося по центру факела приводят к быстрому обгоранию горелки в районе амбразуры, короблению ее узлов и нарушению аэродинамики выходящихтопливовоздушных потоков, увеличению степени механического недожога.

Кроме того, вихревая горелка снижает абсолютный уровень окислов азота по сравнению с обычной вихревой, Однако любая вихревая горелка дает более значительные выбросы в атмосферу окислов азота, чем прямоточная, Известна также прямоточная щелевая горелка, содержащая воздушный клапан прямоугольного сечения с встроенными в не1703915 го с равномерным шагом каналами топливовоздушной смеси и газов рециркуляции. К особенности горелки следует отнести наличие в каналах топливовоздушной смеси и газов рециркуляции конфузорных поворотных стабилизаторов горения, при подборке пространственного угла установки которого добиваются снижения степени подсветки высокореакционным топливом, в частности мазутом, а также снижения концентрации окислов азота в уходящих газах.

Однако необходимость установки стабилизаторов в высокотемпературной среде в амбразуре горелок приводит к обгоранию и короблению конфузорных насадков, нарушению исходной аэродинамики горелок, ухудшению условий зажигания и увеличению концентрации окислов азота в продуктах сгорания. Переход на сжигание другого вида топлива в процессе работы котла приводит к необходимости регулировать углы ввода потоков воздуха и топлива, что при заклиненных и покоробленных конфузорных стабилизаторах пламени практически невозможно. В результате на выходе из топки формируется высокий уровень концентрации окислов азота, возникает необходимость в осуществлении подсветки высокореакционным мазутом или газом, Цель изобретения — повышение устойчивости воспламенения и снижение концентрации окислов азота.

В прямоточной щелевой горелке, содержащей воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффуэорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоэдушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоздушной смеси на выходе снабжены стабилизаторами пламени, диффузорная амбразура выполнена в виде одностороннего скоса с углом раскрытия 5 — 30, канал газов рециркуляции заглублен в корпус, при этом заглубление между выходным сечением корпуса и каналом газов рециркуляции равно а = 0,2 ... 0,4 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса, примыкающей к нескошенной стороне амбразуры, и каналами топливовоздушной смеси равно с = 0,25...0,2вг, где

eã — ширина корпуса, Выполнением диффузорной амбразуры в виде одностороннего скоса с углом раскрытия у=5-30, заглублением канала газов рециркуляции и смещением каналов топливовоздушной смеси на отмеченные расстояния, зависимые от ширины корпуса вг, повышается устойчивость зажигания и сни5

55 жается концентрация окислов азота вуходящих газах. Указанные диапазоны параметров у, а, с обеспечивают появление необходимого эффекта в виде минимального выхода в продуктах сгорания окислов азота и бесподсветочного режима сжигания пыли различных углей, формируя новый качественный скачок в пределах границ значенийй у = 5-30, а = 0,2-4,0вг, с = (0,025-0,2)вг.

При y = 20, а = 1,0вг, с = 0,05вг относительный уровень окислов азота находится в диапазоне (0-0,65) от уровня при нарушенных соотношениях одного из исследуемых параметров (в частности, при у 0 ), Степень подсветки 0 . При незначительных отклонениях), а, с в большую или меньшую стороны относительный уровень окислов азота 0,60,65, а степень подсветки 0 . При достижении y= 5, у= 30 ; а = 0.2вг, а = 4,0вг, с =

= 0,025вг, с = 0,2вг относительный уровень окислов азота составляет 0,65-0,66, а степень подсветки 0 Даже при незначительных отклонениях у < 5; y > 30, а < 0,2вг, а > 4,0вг, с < 0,025вг, с > 0,2вг относительный уровень канцерогенного вещества резко, скачкообразно возрастает до 1,0, а степень подсветки д — д /дг = 0,06-0,1, где д, и†расход подсветочного и основного топлив, кг/с, Таким образом, положительный эффект горелки сразу же, скачкообразно пропадает. Диапазоны получены опытным путем.

На фиг, 1 изображена схема прямоточной щелевой горелки с вихревыми стабилизаторами пламени в каналах топливовоэдушной смеси круглого сечения; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — схема прямоточной щелевой горелки с прямоточными стабилизаторами пламени в каналах топливовоздушной смеси круглого сечения, вид спереди; на фиг. 5 — схема прямоточной щелевой горелки с прямоточными стабилизаторами пламени в каналах топливовоздушной смеси прямоугольного сечения.

Горелка содержит корпус 1, являющийся каналом для ввода воздуха, в который встроены каналы топливовоздушной смеси

2 и газов рециркуляции 3, размещенные одни относительно других с равномерным шагом г1 по высоте канала 1. Каналы 2 топливовоздушной смеси круглого сечения, в них встроены стабилизаторы 4 пламени в виде центрального корпусного обтекателя 5 и слабозакручивающего лопаточного завихрителя 6 на периферии. Канал 1 подключен к амбразуре 7, одна вертикальных стен 8 которой скошена с образованием одностороннего диффуэора, Угол раскрытия диффу1703915

45 зора (угол скося стены 8) y = (5-30О),канал 3 газов рециркуляции заглублен относительно амбразуры 7 на а - (0,2 — 4,0)вг, где вг— ширина корпуса 1, расстояние между стенкой канала 1, подключенной к нескошенной стороне 9 амбразуры 7, с = (0,025-0,2)вг.

Работа горелки (фиг. 1-3) осуществляется путем подачи в каналы 2 угольной пыли с небольшим количеством воздуха, а через канал 1 — вторичных потоков воздуха. Потоки топливовоздушной смеси, попадая в стабилизаторы 4 раскрываются относительно осей каналов 2, эжектируя к корню. факелов часть горячих продуктов сгорания, которые усиленно прогревают свежую топливную смесь до температуры воспламенения. Совокупность соотношений у- 5-30 и с (0,025-0,2)вг обеспечивает устойчивое воспламенение на безопасном по условию обгорания конструкции грелки расстоянии, (1-2)вг без подсветки высокореакционным газом или мазутом. Совокупность соотношений у= (5-ЗОО) и а = (0,2 — 4,0)вг при вводе газов рециркуля ции через канал 3 обеспечивает минимальное количество окислов азотов в образующихся продуктах сгорания.

Горелка (фиг. 4) содержит те же элементы 1-9. В отсутствии эакручивающего лопаточного аппарата 6 эта горелка обеспечивает устойчивое зажигание топлива на более значительном расстоянии от амбразуры (2-4)вг беэ подсветки газом, если выдерживаются диапазоны у- 5-30 и с= (0.025-0,2)вг, а минимальное содержание окислов азота поддерживается соотношениями y= (5 — ЗОО) и a - (0,2-4,0)вг.

Горелка (фиг. 4) работает аналогично горелке (фиг. 1-3).

Горелка (фиг. 5) содержит два яруса прямоточных топливовоздушных каналов 2 прямоугольной формы, а также плоский щелевой канал 3 газов рециркуляции, что в основном отличает ее от горелки (фиг. 1-3) и (фиг. 4), Она оборудована теми же элементами 1-9. что указанные горелки. Как и в случае горелки (фиг. 4), горелка (фиг. 5) оборудована прямоточными стабилизаторами

4 пламени s виде обтекателей 5, что обеспечивает воспламенение смеси и воздуха на расстоянии (2-4)вг от амбразуры в бесподсветочном режиме. Выдерживанием соотношений у = 5-30 и с - (0,025 — 0,2)вг достигается бесподсве- очная работа горелки, à соотношениями у - 5 — 30 и а = (0,2-4,0)вг— ми ни мал ьн ый уро вен ь окислов азота в и родуктах сгорания. Горелка (фиг. 5) работает аналогично горелкам (фиг. 1 — 3) и (фиг. 4).

По сравнению с известной предлагаемая горелка снижает концентрацию окислов азота в уходящих газах на 40=,ь. а также исключает подсветку мазутом или природным газом в количестве 4-5 от расхода основного топлива, Рассматривая в качестве базового внедрения котел П-75 с расходом топлива 360 т/ч, можно констатировать, что достигается экономия топлива в (0,05x360) - 18 т/ч. За счет разности в стоимости топлив и числа часов работы котла годовой экономический эффект составляет

0,27 млн. руб/год. Котел П-75 спроектирован для сжигания лигнитов.

Формула изобретения

Прямоточная щелевая горелка. содер-. жащая воздухоподающий корпус прямоугольного сечения, подключенный к диффузорной амбразуре, в котором расположены с равномерным шагом каналы топливовоздушной смеси и каналы газов рециркуляции, размещенные посередине между ними, причем каналы топливовоздушной смеси на выходе снабжены стабилизаторами пламени, от л и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью повышения устойчивости воспламенения и снижения концентрации окислов азота, диффуэорная амбразура выполнена с односторонним скосом, имеющим угол раскрытия 5-30, выходные срезы каналов газов рециркуляции расположены на расстоянии от выходного сечения корпуса, равном 0,2-4,0 ширины корпуса, а расстояние между вертикальной стенкой корпуса, примыкающей к нескошенной стороне амбразуры, и каналами топливовоздушной смеси равно 0,025-0,2 ширины корпуса.

1703915

6

2 д

6

2

Фи 2.7 ие

Ы йиг. д

1703915

Составитель А.Джундубаев

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор И.Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 52 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5